改进的惯性释放法提升结构耐撞性拓扑优化精度与效率

本文主要探讨了惯性释放法在结构耐撞性拓扑优化中的应用和改进，该方法最初在飞行器设计中被用于分析自由-自由结构在载荷作用下的内力响应。面对结构耐撞性拓扑优化问题的复杂性和挑战，作者针对这一问题提出了创新的方法。他们将改进后的惯性释放法（等效静力法）的优化思想与混合胞元自动机法（HCA）的材料更新规则相结合，形成了一种新型的混合优化策略。 惯性释放法的改进旨在提高计算精度，特别是在处理碰撞问题时，它能够提供较为精确的结果，且相较于传统方法，其应用过程更为简便。然而，传统惯性释放法在某些特定问题上也表现出了良好的精度。通过将这两种方法的优势结合起来，作者设计的混合法不仅能够实现更高效的吸能性能，还能优化结构设计，降低优化过程中的时间和资源消耗。 结构吸能和耐撞性是汽车设计中的关键指标，而结构拓扑优化技术的引入使得在概念设计阶段进行优化成为可能。文章将现有研究分为两类：一类是先忽略材料非线性，通过拓扑优化得到设计后进行参数修正；这种方法虽然简便，但可能因初期设计的不合理性影响最终结果。另一类则是直接考虑材料非线性与动力效应，这能确保设计的合理性，但计算过程可能更为复杂。 作者的新方法通过结合惯性释放法的近似性和HCA的精确性，克服了这些局限性，为结构耐撞性的拓扑优化提供了更为精确且实用的解决方案。论文的实验结果显示，这种混合方法在提升汽车耐撞性性能的同时，显著提高了优化效率，这对于汽车行业的发展具有重要的实践价值。